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绿色建筑评估体系的中国困境

张康礼指出,美国华丽高楼所消耗的能源远比中国建筑高得多。但随着现代化脚步的加快,如何避免重蹈美国的覆辙则是中国所要思考的问题。

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中国面临诸多环境挑战,其中一个就是建筑能耗在未来十年的剧增。砖块和砂浆生产已经占据了中国主要能源消费总量的25%,但目前中国的能源消费水平与西方相比仍然很低。实际上,中国城市建筑单位面积的能耗只有美国的四分之一,人均能源消费则只有美国的十一分之一。

但是,如果我们仔细研究美日等发达国家建筑能耗的历史发展轨迹,就能发现一条预示中国未来走向的线索。随着人均GDP的增长,建筑物能源消耗强度(EUI,即单位面积的能耗)也将不断增加。

目前中国的EUI只相当于20世纪60年代的日本或者50年代的美国。但从那之后,供热制冷技术的进步大大改变了建筑物的设计和运行。再加上收入提高带来的生活方式和消费习惯变化,这一转变导致美日建筑物EUI增加一倍。除非能在设计模式上减缓或者防止上述变化,否则中国也将经历和美日一样的EUI增长。

许多西方建筑师和工程师都对中国建筑物的能耗之低感到惊奇。与发达国家相比,中国建筑物总体上隔热层更少、墙面和窗户的密闭性更差、供热制冷技术更落后和低效,但实际上它们的能耗却低得多。这是为什么呢?答案就在于两个相互关联的要素:生活方式和系统设计。因此,要防止未来中国建筑物能耗的剧增,关键在于要对推动能源消费增加的这些要素有一个深刻的认识。

在中国,“电老虎”式的家用电器(最主要的是烘衣机)的普及率很低,中国居民也喜欢让室内环境的温差更大一点。此外,水电气的费用占居民可支配收入的比例更高也是一个重要原因,这鼓励人们节约能源。

但是,单凭习惯和收入上的差异还不足以解释中国和西方建筑物的巨大能耗差距。能源消费文化还受到供热制冷系统设计以及建筑形式的深刻影响。清华大学的江亿教授将中国的标准供热制冷系统形容为“分时分空”,而美国则大多采取“全时全空”方式。

发达国家暖通空调(HVAC)系统技术的进步让全封闭玻璃结构建筑的发展成为可能,一个非常巨大的系统几乎同时为整个建筑提供服务。然而在一座标准的中国建筑里,采用的则是可自行开关的窗户和分散式系统,每个房间都有自己独立的空调或者暖气设备。在这样一个“分时分空”的模式下,建筑物里的居民切实控制了各自房间的温度,而在“全时全空”模式下,整个系统是按照一个既定程序自动控温的。

然而,随着中国GDP的增长,分散式系统开始越来越多地被中央式系统所替代,从而导致建筑能耗的上升。根据清华大学建筑学院的一项研究,使用中央HVAC系统的住宅楼比那些采取分散式系统的能耗高出十倍。

尽管有点违反直觉,但上述能耗差距的解释非常简单:分散式系统让用户可以各自控制系统,从而将效能最大化;而中央式系统则不管居民的实际需要,持续不断地供热制冷。尽管中央式系统在将能源的供热制冷转换上效率更高,但持续不断的运行和整天全室的供热制冷造成的能源浪费远远超过了技术所节约的能源。实际上,即使想要通过单独控温来节约能源,在很多“全时全空”系统的封闭写字楼里也是做不到的。系统设计深刻影响着住户的生活方式和能源消费,同时系统设计也是美国建筑能耗居高不下的罪魁祸首。

中国建筑设计模式已经开始朝着发达国家设计标准转变。一项在中国不同城市的建筑采样研究的数据表明,中国的能源消费分布逐渐呈现出“双顶峰状”:大量建筑物的能耗仅有30-50度/平米/年,而另一些建筑物的能耗却高达120-150度/平米/年。

第一个数据属于标准的中国建筑,代表中国平均的建筑能耗水平,而第二个则属于按照发达国家标准设计的新建筑。这个现象不仅清晰地体现在图表上,在任何中国城市里也都显而易见:一片片发展中国家居民楼,簇拥着一个现代化高楼林立的市中心,那种感觉就好像是到了一个新建的纽约城,并且带来了相应的高能耗水平。

那么,如何才能遏制这一转变,防止中国进入一个高能耗建筑的时代呢?

有一个现成的办法可以促进营造更环保的建筑环境,那就是绿色建筑评估体系。这些体系可以为建筑物的环境绩效提供一个客观的认证,从而实现建筑市场的转型,让开发商、政府和设计者都有足够的经济动力来追求环境目标。目前在中国运用最广的绿色建筑评估体系主要有两个:一个是美国绿色建筑协会设立的LEED体系,另一个是中国住建部的“三星”民用建筑能效测评体系。这两大体系的迅速发展令人振奋。



然而,在中国现有的发展形势下,这些评估体系能在多大程度上降低建筑物能耗,仍然要划上几个大大的问号。比如,LEED就存在一个巨大的问题:目前中国建筑物的平均能效已经远远高于美国标准。事实已经证明,LEED能够比美国商业基准降低24%的能耗,但即使表现最好的LEED项目,其能效也极少能够达到中国建筑的平均水平。

那么“三星”体系是不是好一点呢?零星的证据表明,一些表现最好的三星建筑的节能绩效的确非常出色,单位能耗只有79度/平米/年,远远低于LEED体系下218度/平米/年的平均数。但是,根据深谙此体系内情的绿色建筑专家的说法,这些建筑在室内舒适温湿度的维持上却不如人意。即使三星建筑物的能耗表现良好,但室内环境却存在问题,因此也不能说这一体系的效果完美。

另一方面,发达国家能耗居高不下的主要动因之一,就是为了保持室内温度的恒定而让建筑系统全天候运行。因此,要修建一座真正节能的建筑,办法可能非常简单,只不过要室内环境作出一点牺牲、对居民的行为和要求稍加调整而已。

目前,对中国来说最好的办法或许就是LEED和“三星”体系的双管齐下。在短期内,中国修建美式写字楼的趋势是不可避免的,尽管它们的能效比采用分散式系统的建筑要低,应该制止。但既然它们已经存在了,在这些采用全中央式HVAC系统的建筑里,LEED在降低能耗上还是很有效的。

“三星”体系则更适用于采取分散式供暖的建筑,显著的低能耗数据充分说明它对这一类型的建筑来说是非常成功的。简而言之,上述两个体系在中国各有其适用的市场:LEED用于已经按照西方标准建设的高端写字楼和住宅;“三星”则用于更加标准的分散式供热制冷建筑。

为了对不同的方法和能效措施的潜在环境影响进行更准确的评估,必须对两种评估体系下建筑物的确切绩效进行更多研究。只有尽早弄清每个被认证建筑的能源消费量,我们才能保证这些评估体系成为减缓中国建筑能耗增长的有效工具。

希望我们能够成功。因为如果中国和世界其他发展中国家在建筑上都步美国后尘的话,全球气候就会灾难重重。


张康礼是受美国国务院富布莱特项目资助的清华大学访问学者,也是一位获得LEED认证的建筑师。其研究成果请参见博客:ChinaBuildsGreen.com·

图片来源:Stuck in Customs 

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chs

促进评估体系的运作

评估体系显然是一个节约建筑能耗的可行方法。可是,政府方面必须予以鼓励和制定法规以确保评估体系的顺利运作。此外,中国能否以经济激励的方式推动绿色建筑评估体系也是一个问题。

Incentives for rating systems

Rating systems are clearly a promising method for promoting building energy efficiency. I'm curious about the interface between regulations and rating systems - government incentives and regulations are necessary to make sure that these rating systems are implemented widely and effectively. Additionally, are there way to economically incentivize the adoption of green building rating systems in China?

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jamesc

回复:促进评估体系的运作

LEED和三星体系都是非强制性的建筑能效测评体系,因此这两体系的普及率高度依赖开发商的使用意愿。开发商以这两个体系对销售价格的影响以及能否使项目更受欢迎为考量。此外,政府的补贴方案也有助于绿色节能建筑的开发;中国政府在四月发布了一份政策文件,着重推广三星评估体系的使用。此政策建议给予获得二星认证的建筑45元人民币的补贴,而获得三星认证的建筑则可以获得80元人民币的补贴。与此同时,政府也希望能在2020年时可以实现30%的新建筑通过绿色建筑认证。如果这个补贴项目的申请程序能够精简且透明化,我认为这对绿色建筑的推广会是个极大的推动力。

reply: Incentives for rating systems

LEED and 3-Star are both voluntary rating system, which means for the most part their growth is dependent on developers choosing to pursue them for the market benefits, either through higher lease prices or better project visibility. Subsidies could potentially also play a role in encouraging developers to build green. In April China released a policy document outlining a subsidy system to encourage 3-Star development. The document proposes a 45 yuan subsidy for projects that achieve 2 star and a 80 yuan subsidy for 3-Star. It also calls for 30 percent of China's new construction to achieve green building certification by 2020. If the application process for the subsidy is streamlined and transparent, then it should make a significant difference.

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melody

改变行为很重要

这真是一篇好文章,感谢你的分享!如同你所说,生活方式和系统设计确实会影响建筑物的能源消耗量。

除了政策驱动,三星体系或LEED体系外,我认为公众行为改变是关键,也是达到节能目标的可持续之路。透过一系列的教育计划,公众的行为可以得以改变和管理。另外,考虑公众需要什么信息,以及如何通过技术进步构建节能需求至关重要。新科技产品能对消费者的生活方式产生直接影响,因此这也是一个更好的交流渠道。要避免能源的使用率上升,必须从工业及居民两方面著手。

The importance of changing the behavior

That is really a very good article! Thanks for your sharing! I agree with your statement that lifestyle and system design are interrelated factors influencing the building energy consumption.

Besides the policy motivating, 3-Stars or LEED, I think the behavior changing of the public is essential and a more sustainable way to reach the energy saving goal. It could be changed and managed through a series of "education" plans. And considering more about what information the residents need, how to build their energy-saving requirement through the technology progress is vital. New products maybe the closest stuff to affect consumers' lifestyle, so it will be a much better communication channel to educate consumers.Therefore, the establishment of green power and green sight both in industry and residents is equally important to prevent the increasing energy-consumption.

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jamesc

回复:改变行为很重要

我完全同意行为和生活方式很重要,教育亦能影响生活方式。建筑师和工程师必须考虑系统设计对行为的影响。人们根据周围环境调整行为模式,比如在能源意识高的社会长大的人,如中国,总会记得关上房间里的独立空调;但是当他们遇到没有独立开关的中央空调是,就会产生完全不同的消费行为。让人们自己控制操作系统是鼓励节约能源的最佳方法。因此,我们必须注意系统设计,如同重视环境教育一样。如果中国像美国一样建造完全中央控制的摩天大楼,教育也难以防止日益增长的能源消耗。

Reply: The importance of changing the behavior

While I absolutely agree that behavior and lifestyle are important, and that education can impact lifestyle, it is equally important that architects and engineers must consider the impact of system design upon behavior. People adapt their behaviors according to their environment. For example, someone growing up in an energy conscious society, such as China, who always remember to turn their decentralized AC unit off when they leave a room, will have a completely different energy consumption behavior when they interact with a centralized system that has no easy on/off switch. Giving people individual control over their system is the best way to encourage them to save energy. Therefore we must pay attention to system design just as much as we pay attention to environmental education. If China's builds completely centralized skyscrapers like the US, there is no amount of education that could prevent huge energy increases.

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energy-rm.com.hk

2022年形势依旧如此?

10到15年前,传统建筑(低舒适度)及新式建筑(高能源使用率)之间的建筑物能源消耗强度(EUI)差异是绿建筑会议的常见讨论话题。到2022年及之后,情况会依旧如此吗?作者在回答Melody的同时,指出了一个重要但常被忽视的因素——可管理性。不仅是工程师,建筑师应尽快将可管理性纳入设计。可管理性是一个降低由居住者行为造成的高建筑能源使用率的超低成本方案。

Will the 2022 story remain the same?

This disparity in EUI between traditional (low comfort) buildings and new (high energy use) buildings was a common topic at green building conferences 10 to 15 years ago. Will the story remain the same in 2022 and beyond? The author's answer to Melody's question points to a significant and under-addressed factor: manageability. Not just engineers but also architects need to take it upon themselves to design-in manageability at the earliest possible moment. Manageability is the ultra-low-cost way to harness the high percentage of building energy use attributable to occupant behaviour.